Υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης
Η υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης είναι ότι η Σελήνη δημιουργήθηκε από τα συντρίμμια μιας σύγκρουσης μεταξύ της νεαρής Γης και ενός πρωτοπλανήτη μεγέθους Άρη. Αυτή είναι η επικρατέστερη επιστημονική υπόθεση για το σχηματισμό της Σελήνης.
Αποδείξεις για την υπόθεση αυτή προέρχονται από δείγματα της Σελήνης που δείχνουν ότι:
- η επιφάνεια της Σελήνης ήταν κάποτε λιωμένη
- ο προφανώς σχετικά μικρός σιδερένιος πυρήνας της Σελήνης και η χαμηλότερη πυκνότητα από τη Γη, και
- ενδείξεις παρόμοιων συγκρούσεων σε άλλα αστρικά συστήματα (που οδηγούν σε "δίσκους συντριμμιών")
Το σώμα που συγκρούεται ονομάζεται μερικές φορές Θεία από τη μυθική Ελληνίδα Τιτάνα που ήταν η μητέρα της Σελήνης, της θεάς της σελήνης.
Υπάρχουν πολλά αναπάντητα ζητήματα με αυτή την υπόθεση. Οι σεληνιακές ισοτοπικές αναλογίες οξυγόνου είναι ουσιαστικά πανομοιότυπες με αυτές της Γης, χωρίς ενδείξεις για συνεισφορά από άλλο ηλιακό σώμα. Επίσης, τα σεληνιακά δείγματα δεν έχουν τις αναμενόμενες αναλογίες πτητικών στοιχείων, οξειδίου του σιδήρου ή σιδερόφιλων στοιχείων (χημικά στοιχεία που συνδέονται με το σίδηρο), και δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι η Γη είχε ποτέ τον ωκεανό μάγματος που υπονοεί η υπόθεση.
Εικόνα καλλιτέχνη της γιγαντιαίας πρόσκρουσης που πιστεύεται ότι σχημάτισε τη Σελήνη
Πλαίσιο
Ο σχετικά μεγάλος φυσικός δορυφόρος της Γης, η Σελήνη, είναι μοναδικός. Κατά τη διάρκεια του προγράμματος Apollo, βράχοι από την επιφάνεια της Σελήνης μεταφέρθηκαν στη Γη. Η ραδιομετρική χρονολόγηση αυτών των πετρωμάτων έδειξε ότι η Σελήνη είναι ηλικίας 4527 ± 10 εκατομμυρίων ετών, δηλαδή περίπου 30 έως 55 εκατομμύρια χρόνια νεότερη από άλλα σώματα του ηλιακού συστήματος. Νέα στοιχεία δείχνουν ότι η Σελήνη σχηματίστηκε ακόμη αργότερα, 4,48 ± 0,02 Ga, ή 70-110 Ma μετά την έναρξη του ηλιακού συστήματος. Ένα άλλο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό είναι η σχετικά χαμηλή πυκνότητα της Σελήνης, που πρέπει να σημαίνει ότι δεν έχει μεγάλο μεταλλικό πυρήνα, όπως έχουν άλλα γήινα σώματα του ηλιακού συστήματος. Η Σελήνη έχει μια σύσταση χύδην που μοιάζει πολύ με τον μανδύα και τον φλοιό της Γης μαζί, χωρίς τον πυρήνα της Γης. Αυτό έχει οδηγήσει στην υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης: η ιδέα ότι η Σελήνη σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια μιας γιγαντιαίας πρόσκρουσης της πρωτο-Γης με έναν άλλο πρωτοπλανήτη.
Ο κρουστικός παράγοντας, που μερικές φορές αποκαλείται Theia, πιστεύεται ότι ήταν λίγο μικρότερος από τον πλανήτη Άρη. Η Theia συγκρούστηκε με τη Γη περίπου 4,533 Ga. Τα μοντέλα αποκαλύπτουν ότι όταν ένας κρουστικός παράγοντας αυτού του μεγέθους χτύπησε την πρωτο-Γη με χαμηλή γωνία και σχετικά χαμηλή ταχύτητα (8-20 km/s ή 5,0-12,4 mi/s), πολύ υλικό από τους μανδύες (και τους πρωτο-φλοιούς) της πρωτο-Γης και του κρουστικού παράγοντα εκτινάχθηκε στο διάστημα, όπου μεγάλο μέρος του παρέμεινε σε τροχιά γύρω από τη Γη. Αυτό το υλικό θα σχημάτιζε τελικά τη Σελήνη.
Ωστόσο, οι μεταλλικοί πυρήνες του κρουστικού φορέα θα είχαν βυθιστεί μέσα από τον γήινο μανδύα για να συγχωνευθούν με τον πυρήνα της Γης, εξαντλώντας τη Σελήνη από μεταλλικό υλικό. Η υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης εξηγεί έτσι την ανώμαλη σύνθεση της Σελήνης. Τα εκτοξευόμενα σε τροχιά γύρω από τη Γη θα μπορούσαν να έχουν συμπυκνωθεί σε ένα ενιαίο σώμα μέσα σε λίγες εβδομάδες. Κάτω από την επίδραση της δικής του βαρύτητας, το υλικό που εκτοξεύτηκε έγινε ένα πιο σφαιρικό σώμα: η Σελήνη.
Οι ραδιομετρικές ηλικίες δείχνουν ότι η Γη προϋπήρχε τουλάχιστον 10 εκατομμύρια χρόνια πριν από την πρόσκρουση, χρόνος αρκετός για να επιτρέψει τη διαφοροποίηση του αρχέγονου μανδύα και του πυρήνα της Γης. Στη συνέχεια, όταν συνέβη η σύγκρουση, εκτινάχθηκε μόνο υλικό από το μανδύα, αφήνοντας ανέγγιχτο τον πυρήνα της Γης με τα βαρέα στοιχεία.
Συνέπειες
Η πρόσκρουση είχε κάποιες σημαντικές συνέπειες για τη νεαρή Γη. Απελευθέρωσε ένα τεράστιο ποσό ενέργειας, με αποτέλεσμα τόσο η Γη όσο και η Σελήνη να λιώσουν τελείως. Αμέσως μετά την πρόσκρουση, ο μανδύας της Γης συνέκλινε έντονα, η επιφάνεια ήταν ένας μεγάλος ωκεανός μάγματος. Η πρώτη ατμόσφαιρα του πλανήτη πρέπει να είχε εκτοξευθεί εντελώς από την τεράστια ποσότητα ενέργειας που απελευθερώθηκε. Η πρόσκρουση πιστεύεται επίσης ότι άλλαξε τον άξονα της Γης για να δημιουργήσει τη μεγάλη αξονική κλίση των 23,5° που είναι υπεύθυνη για τις εποχές της Γης (ένα απλό, ιδανικό μοντέλο της προέλευσης των πλανητών θα είχε αξονική κλίση 0° χωρίς αναγνωρίσιμες εποχές). Μπορεί επίσης να έχει επιταχύνει την περιστροφή της Γης.
Πρόσφατα στοιχεία
Η ανάλυση σεληνιακού πετρώματος που έφεραν οι αστροναύτες του Apollo φαίνεται να παρουσιάζει ίχνη της Theia. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι αυτό επιβεβαιώνει τη θεωρία ότι η Σελήνη δημιουργήθηκε από μια κατακλυσμική σύγκρουση. Ορισμένοι επιστήμονες εκπλήσσονται με το γεγονός ότι η διαφορά μεταξύ του θεϊκού υλικού που βρέθηκε στα πετρώματα της Σελήνης και της Γης είναι τόσο μικρή.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι η υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης;
A: Η υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης είναι ότι η Σελήνη δημιουργήθηκε από τα συντρίμμια μιας σύγκρουσης μεταξύ της νεαρής Γης και ενός πρωτοπλανήτη μεγέθους Άρη.
Ερ: Ποια είναι τα αποδεικτικά στοιχεία για την υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης;
Α: Οι αποδείξεις για την υπόθεση αυτή προέρχονται από δείγματα της Σελήνης που δείχνουν ότι η επιφάνειά της ήταν κάποτε λιωμένη, από τον προφανώς σχετικά μικρό πυρήνα σιδήρου της Σελήνης και τη χαμηλότερη πυκνότητα από τη Γη, καθώς και από ενδείξεις παρόμοιων συγκρούσεων σε άλλα αστρικά συστήματα (που έχουν ως αποτέλεσμα "δίσκους συντριμμιών").
Ερ: Ποιο είναι το όνομα που δίνεται στο συγκρουόμενο σώμα στην υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης;
Α: Το συγκρουόμενο σώμα ονομάζεται μερικές φορές Θεία από τη μυθική Ελληνίδα Τιτάνα που ήταν η μητέρα της Σελήνης, της θεάς της σελήνης.
Ερ: Ποια είναι τα αναπάντητα ζητήματα με την υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης;
Α: Τα αναπάντητα ζητήματα με αυτή την υπόθεση είναι ότι οι σεληνιακές ισοτοπικές αναλογίες οξυγόνου είναι ουσιαστικά πανομοιότυπες με αυτές της Γης, χωρίς ενδείξεις για συνεισφορά από άλλο ηλιακό σώμα, τα σεληνιακά δείγματα δεν έχουν τις αναμενόμενες αναλογίες πτητικών στοιχείων, οξειδίου του σιδήρου ή σιδερόφιλων στοιχείων (χημικά στοιχεία που συνδέονται με το σίδηρο) και δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι η Γη είχε ποτέ τον ωκεανό μάγματος που υπονοεί η υπόθεση.
Ερ: Ποια είναι η επικρατέστερη επιστημονική υπόθεση για το σχηματισμό της Σελήνης;
Α: Η επικρατέστερη επιστημονική υπόθεση για το σχηματισμό της Σελήνης είναι η υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης.
Ερ: Ποια είναι η πυκνότητα της Σελήνης σε σύγκριση με τη Γη;
Α: Η Σελήνη έχει μικρότερη πυκνότητα από τη Γη.
Ερ: Ποιος είναι ο μυθικός ελληνικός Τιτάνας που συνδέεται με τη Σελήνη στην υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης;
Α: Στην υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης, το συγκρουόμενο σώμα ονομάζεται μερικές φορές Θεία από τον μυθικό ελληνικό Τιτάνα που ήταν η μητέρα της Σελήνης, της θεάς της σελήνης.
